清华张一慧组Chem Rev 力学引导的三维柔性电子器件组装方法
三维柔性电子器件因其独特的结构与功能优势,在生物学、医学、治疗、传感/成像、能源、机器人、健康监测等多个领域均展现出巨大的应用潜力。力学引导的三维组装方法,利用先进材料及结构的力学原理,将器件构型由平面转为三维,是实现该类器件的关键途径之一。经过长期的研究与探索,力学引导三维组装方法已取得了一系列重要进展,不断推动着三维柔性电子器件领域的发展。
图1.典型的力学引导组装方法及代表性三维柔性器件
近日,清华大学柔性电子技术实验室、航院张一慧教授团队在Chemical Reviews 上发表综述文章,以器件结构-功能关系为主线,总结了面向三维柔性电子器件制造的主流力学引导组装方法,综述了三维柔性电子器件在生物/医疗、电磁、能源、光电、机器人等众多领域的应用,并对力学引导三维组装方法的现有挑战及发展方向进行了分析与展望。
该文章基于变形模式的区别,将现有的主要力学引导三维组装方法分成四大类(即卷曲、折叠、共形及屈曲组装),并分别进行了全面总结(图2)。随后,文章对三维柔性电子器件的两个核心组成部分(即互联导线与器件主结构)进行了全面回顾。基于上述内容,文章深入分析总结了三维柔性电子器件所特有的多种结构性功能(即三维集成与空间分辨率、能量收集、三维共形电子界面及自生长/可重构/结构演化),并回顾了三维柔性电子器件在生物/医疗、电磁、能源、光电、机器人等众多领域的应用。最后,文章分析了力学引导的三维柔性电子器件组装方法所面临的挑战及其未来发展方向。
图2. 文章框架
力学引导的三维组装方法
文章详细总结了四种主流的力学引导三维组装方法,包括卷曲组装(Rolling assembly)、折叠组装(Folding assembly)、共形组装(Curving assembly)及屈曲组装(Buckling assembly)。
1.卷曲组装
卷曲组装通过在异质结构中引入应变失配,并利用弯曲变形来形成诸如管状及螺旋状的三维构型 (图3)。基于应变失配机制,卷曲组装可分为两大类:残余应力诱导的卷曲组装及响应材料诱导的卷曲组装。残余应力诱导的卷曲组装常通过释放双层异质外延晶态薄膜结构、施加预应力的非外延生长纳米薄膜结构或其他分层异质结构来实现。响应性材料诱导的卷曲组装,通过采用对外界理/化/刺激响应的材料,在结构中构建应力梯度,并实现结构弯曲变形。文章从上述两个方面,对卷曲组装进行了细致总结。
图3. 卷曲组装方法原理
2.折叠组装
折叠组装方法通常利用局部弯曲变形将具有折痕的平面前驱体折叠成不同三维构型,如多面体或折纸结构 (图4)。基于诱导折叠的不同加载力,折叠组装可分为毛细力诱导的折叠组装、残余应力诱导的折叠组装及响应材料诱导的折叠组装。其中,毛细力诱导的折叠组装,利用液态材料的表面张力来驱动变形;残余应力诱导的折叠组装,通过聚焦离子束及异质外延生长等手段,在结构局部引入残余应力来实现组装;响应材料诱导的折叠组装,则通过响应材料的使用,实现结构在外界刺激下的折叠组装。文章从上述三个方面,对折叠组装进行了详细综述。
图4. 折叠组装方法原理
3.共形组装
共形组装方法可利用不同转印技术,制造可与任意曲面共形 的三维柔性电子器件(图5)。根据转印方法的不同,共形组装可分为平面策略及非平面策略。平面策略通常可分为三步:首先,将具有与目标曲面相同构型的柔性基底展平;随后,将柔性电子器件转印至展平后的基底;最后,通过释放柔性基底的预拉伸,使柔性电子器件由初始平面构型转变为与目标曲面一致的三维构型。非平面策略一般采用水转印、真空辅助转印等手段,通过使用具有复杂三维构型的印章进行转印,实现平面柔性电子器件与复杂三维曲面共形。文章针对上述不同策略,对共形组装进行了总结。
图5. 共形组装方法原理
4.屈曲组装
屈曲组装方法(图6),通过弹性基底施加力学载荷,驱动二维前驱体结构发生屈曲变形,以实现柔性电子器件由平面几何构型向空间三维构型的可控转变。屈曲组装方法兼具材料适用性广、几何构型丰富、兼容平面微纳加工等优势,可实现基于多材料体系的跨尺度复杂三维柔性电子器件制造。文章从二维前驱体设计、基底设计、加载策略、界面调控及独立三维微结构的制造等多个方面,详细总结了屈曲组装方法。文章亦对上述四种主流力学组装方法进行了对比和总结。
图6. 屈曲组装方法原理
三维互联导线
文章总结了三维柔性电子器件中常用的各类基于力学组装方法设计制造的三维互联导线,其中包括三维弧形互联导线、三维蛇形互联导线、三维螺旋形互联导线。
1.三维弧形互联导线
三维弧形导线(图7)根据其结构设计不同,可以分为离面波浪状结构及岛-桥结构。其中,离面波浪状结构主要通过屈曲组装方法制备,是三维柔性电子器件中较早期的互联导线形式。由离面波浪状结构演化而来的岛-桥结构,通常也由屈曲组装方法制备。得益于其显著的应变隔离效应,岛-桥结构可在提供较高延展性的同时对柔性电子器件中的硬质功能单元进行有效保护。
图7. 三维弧形互联导线
2.三维蛇形互联导线
与上述三维弧形互联导线相比,三维蛇形互联导线(图8)具有更高可拉伸性。例如,通过使用屈曲组装的三维蛇形互联导线,柔性电子器件可具有70%的可拉伸性。此外,通过优化组装参数及蛇形线平面几何构型,三维蛇形互联导线的可拉伸性有望得到进一步的提升。
图8. 三维蛇形互联导线
3.三维螺旋形互联导线
三维螺旋形互联导线(图9)通常由屈曲组装方法制备,与上述三维弧形及蛇形互联导线相比,其具备更高的可拉伸性。通过不同的前驱体设计,可制备多种三维螺旋互联导线,其中包括单螺旋、双螺旋、同轴嵌套螺旋等。三维螺旋形互联导线的可拉伸性得益于其在小变形下,结构内部具有更为均匀的应变分布。
图9. 三维螺旋形互联导线
三维柔性电子器件结构构型
文章回顾了力学引导组装方法可实现的各种三维柔性电子器件形式(即三维弧形、螺旋形、管状、多面体、半球形、共形包裹形及其他复杂三维结构形式),并总结了各类器件形式所独有的结构性功能。
1.三维弧形器件形式
三维弧形柔性电子器件通常可采用屈曲组装和共形组装方法制备(图10)。得益于其离散条带的结构设计概念,具有该类结构形式的柔性电子器件,其各组成单元的几何构型及变形模式均可单独设计,从而赋予该类器件一系列结构性的功能,如物理信号的解耦感知等(如,力和电磁场)。常见的三维弧形器件包括流速传感器、力传感器、天线、微型超级电容器等。
图10. 三维弧形柔性电子器件
2.螺旋形构型
三维螺旋形柔性电子器件可通过卷曲、共形及屈曲组装等方法制备(图11)。三维螺旋状结构构型为柔性电子器件提供了出色的可拉伸性和可弯曲性。与此同时,三维螺旋状器件形式也为柔性电子器件带来了较为新颖的功能,例如仿生游泳、自生长等。常见的三维螺旋形柔性电子器件包括微型游动器、热电线圈、电感等。
图11. 三维螺旋形柔性电子器件
3.管状构型
管状三维柔性电子器件主要由卷曲组装方法制备(图12)。其独特的微纳尺度中空结构,十分有利于光的交互行为,也为材料的存储提供了足够的空间。上述结构特征,也使得管状三维柔性电子器件具备一系列独特的功能,并在可控光交互(散射、吸收)、流体控制、微电池、光电探测、光控开关等方向具有重要应用价值。
图12. 三维管状柔性电子器件
4.多面体构型
具有多面体结构形式的柔性电子器件主要通过折叠组装方法制备,其主要包括金字塔形及方形(正方形、矩形)(图13)。与管状器件形式类似,其中空结构赋予了多面体器件优异的交互性能,如物体捕获等。常见的多面体形式器件主要包括微细胞夹、传感器、立体显示器等。
图13. 多面体形柔性电子器件
5.半球形构型
半球形柔性电子器件多由共形组装及屈曲组装方法制备(图14)。具有垂直方向延拓的半球状构型,可在保持器件投影面积不变的前提下,为电磁器件(天线)的电路铺设提供更多空间,进而提高器件性能(如品质因子);同时,半球状器件形式可为功能电路提供各向同性的空间集成平台,从而赋予三维柔性电子器件空间分辨、全向感知及成像能力,并能有效降低成像器件的畸变。常见半球形式三维柔性电子器件包括半球形电小天线、半球形光电传感器、半球形电子眼等。
图14. 半球形柔性电子器件
6.共形包裹
具有共形包裹柔性结构形式的三维柔性电子器件主要通过共形组装及屈曲组装制备(图15)。共形包裹的结构形式也使得该类器件具有捕获物体的能力,其与多面体器件形式的显著区别在于其极强的共形能力。常见的共形包裹类三维柔性电子器件包括神经缠绕电极、细胞/类器官器件及多功能共形电子界面器件等。
图15. 共形包裹柔性电子器件
7.其他复杂构型
除上述器件形式外,其他复杂器件形式也被用于三维柔性电子器件制造,如超柔结构、复杂的折纸/剪纸结构及能够复刻生物组织表面的三维微点阵结构(图16)。传统柔性电子器件的功能往往取决于其功能电路设计,而三维柔性电子器件的功能则由其功能电路设计及结构设计共同决定,结构性功能这一特点使得三维柔性电子器件迥异于传统平面柔性电子器件,也赋予柔性电子器件更多的设计空间。
图16. 其他复杂构型柔性电子器件
三维柔性电子器件的结构性功能
传统电子器件中,功能往往仅指代其电路的功能。随着科技水平的不断进步,电子器件的功能也得到了极大的拓展。为了丰富电子器件的设计维度,研究者们在器件中引入了各种各样的三维结构,赋予了电子器件(柔性电子器件)一系列结构性功能。这些结构性功能使得电子器件不再局限于单一的“电”功能,而是逐渐向机电、光电、磁电、热电、生物电及物理智能等多个方向拓展。文章总结并深入分析了三维柔性电子器件的各类结构性功能,其中包括三维集成与空间分辨率、高效能量收集、三维柔性电子界面构筑、可重构/自生长/结构构型演化等,以明晰三维柔性电子器件功能牵引的结构设计路径。
1.三维集成与空间分辨率
与平面柔性电子器件相比,通过力学引导组装方法制备的三维柔性电子器件具有更多的可集成空间,也使得这类器件有更高功能面覆盖率(图17)。此外,三维器件形式亦为柔性电子器件提供了定制化的空间分辨率(即电子元件与功能模块可实现定制化的空间分布),使其能够感知空间中分布的物/化信息(如光、声、热、电、辐射、气体等)(图18)。
图17. 三维集成
图18. 空间分辨率
2.高效能量收集
自然界中振动能量非常丰富(如人体/器官的动态行为),具有超柔三维结构的柔性电子器件(如三维蛇形线)能够有效的将其转化为电能,有望为生物集成电子设备供电(图19)。自然界中太阳能储量同样丰富,传统太阳能收集设备大多为平面结构,但因其角度依赖性,始终无法充分利用太阳能;通过力学引导组装方法制造的三维半球形柔性电子器件可有效解决这一问题,并全向(360°)光收集。
图19. 振动能量收集
3.三维柔性电子界面
复杂三维曲面普遍存在于自然生物与人造结构中,如细胞、器官、人体、电子设备及机器人等。具备与复杂三维曲面共形能力的三维柔性电子器件,可作为柔性电子界面,实现针对上述物品或生物组织的长时连续监测,如监测单个细胞或类器官等。通过使用力学引导组装方法,可制造多类三维柔性电子界面,如多功能类器官电子界面、心脏表面电子等,在生物、医疗等领域具有重要应用潜力(图20)。
图20. 组织器官共形包裹
4.自生长、可重构及结构构型演化功能
结构演化能力(不局限于生物学领域的形态发生与器官发生等),如生长、形态变化及其他复杂的结构演化,对生物界十分重要。具备重构、生长、形状重塑甚至自主演化能力的可变形三维柔性电子器件也代表着更高级的器件形式(图21),如,可由加载路径调控的多稳态可重构三维柔性电子器件,具有自生长功能的三维柔性神经监测器件,可动态演化的电磁超表面器件等。
图21. 可重构、生长、结构演化
综上,尽管三维柔性电子器件在其独特的结构性功能方面展现出巨大的应用潜力,但其现有结构性功能大多源自于直觉或生物启发,尚缺乏功能牵引的结构设计范式,亟待系统地建立其结构-功能关系,以指导三维柔性电子器件设计。
三维柔性电子器件应用
文章详细总结了通过力学引导组装方法制造的三维柔性电子器件在生物学、生物医学、电磁学、光电子学、能源和机器人等领域的应用。
1.三维柔性电子器件生物学应用
从与三维柔性电子器件交互对象出发,可将应用分为细胞、组织、类器官。细胞应用中,主要利用三维柔性电子器件的共形贴附能力及其功能模块的空间分布特性,从而实现针对单个细胞的多点位、多通道测量,以分析和研究细胞生物电、化学等信息的传递/传导机制。该类器件亦被应用于类器官与组织培养中,并进实时原位监测。此外,三维柔性电子器件可对细胞及类器官等生物组织提供主动电、热、光等物理场刺激,将有望为形态发生、器官发生等重要基础生物医疗领域提供技术支撑。
图22. 代表性生物学应用
2.三维柔性电子器件生物医疗应用
依据实际应用场景的不同,可以将生物医疗类三维柔性电子器件分为疾病监测、治疗及手术器械。三维柔性电子器件极强的共形能力,使得其可与器官间形成机密贴合的界面,从而实现病变器官的长时不间断监测;同样的,基于形成的生物组织-电子器件共形界面,该类器件亦可实现患处的干预及微创治疗等。
图23. 代表性生物医疗应用
3.三维柔性电子器件电磁学应用
半球状器件形式,可为三维柔性天线带来电磁响应性能的较大提升;于此同时,通过屈曲组装制备的三维柔性天线,其结构构型可通过基底进行调节,使得该类三维柔性天线的相图亦可依据应用场景需求进行调整。采用折叠、卷曲组装等手段,可制备微纳尺度磁响应元件(如霍尔元件、巨磁阻等),并制造微型磁响应传感器。
图24. 代表性电磁学应用
4.三维柔性电子器件光电子应用
三维柔性电子器件,其特有的空间分布特征,使其在光电传感领域具有重要应用价值。与平面光电传感器相比,三维柔性光电传感器不仅可感知光照强度、波长还可实现如入射角、出射角等平面器件难以完成的空间物理量的测量。同时,空间多点位分布的光电传感单元,亦可有效降低光学成像设备的畸变。基于三维柔性结构设计制造的显示器,可实现折叠收纳、动态变构显示等独特功能。此外,微纳尺度三维柔性光学器件,亦可实现光学手性的大范围调节。
图25. 代表性光学应用
5.三维柔性电子器件能源应用
基于超柔结构设计的三维柔性电子器件可更高效的吸收外界振动信号,结合压电材料,该类器件可实现高效振动-电能转换。具有三维管状结构的柔性储能器件(电池/超级电容器等),其特有的纳尺度结构空腔,为功能材料存储提供了更大空间,使其与同尺度下平面器件相比具有更高的能量密度。
图26. 代表性能源应用
6. 三维柔性微系统及机器人应用
三维柔性微电子系统,如三维微飞行器、微型三维软体机器人等,具备结构-功能一体化的特征,可实现行走、爬行、游泳及飞行等多运动模式。其中,仿生三维微飞行,可实现自选稳定下落及超长滞空,有望应用于环境监测等领域;三维柔性软体机器人,可在由不同材料构成的复杂曲面上爬行,并可通过运动模式切换,在两个墙面间翻转、攀爬。
图27. 代表性机器人应用
总结与展望
文章总结了面向三维柔性电子器件制造的力学引导组装方法在过去20年中的发展,进一步明晰了三维柔性电子器件的材料-制造-性能-应用关系,并指出了该领域在变形模式及尺度范围、逆向设计、封装策略及应用等方向所面临的挑战,及未来可能的发展方向。
清华大学柔性电子技术实验室、航院张一慧教授是该文章的通讯作者。清华大学航院博士后柏韧恒、2020级博士生徐世威和2023级博士生羊佑舟为文章的共同第一作者。本工作得到了国家自然科学基金委、新基石科学基金会所设立的科学探索奖、清华大学信息科学技术国家实验室、清华大学国强研究院基金、中国博士后科学基金等资助。
课题组力学引导三维组装方向工作简介
张一慧教授课题组长期致力于三维微纳结构组装、软物质与柔性结构力学等领域的研究,提出了利用屈曲力学实现三维微结构组装的原创思想,建立后屈曲分析的双参数摄动展开理论和三维组装的逆向设计方法及实验技术,形成了一套适用于各种高性能材料和复杂几何拓扑的微结构及电子器件三维组装方法体系。在此基础上,研制出仿视网膜三维电子细胞支架、多步态微型攀爬软体机器人、仿风传种子三维微电子飞行器、心脏共形电子器件等多种具有新功能的电子器件及微系统。自2015年以来,相关成果发表于《科学》(Science 347: 154-159, 2015,封面文章;Science 379: 1225-1232, 2023)、《自然》(Nature 597: 503-510, 2021,封面文章)、《自然综述—材料》(Nature Reviews Materials 2: 17019, 2017,封面文章)、《自然材料》(Nature Materials 17: 268-276, 2018,封面文章)、《自然电子》(Nature Electronics 2: 26-35, 2019,封面文章)、《科学机器人》(Science Robotics 7: eabn0602, 2022)、《固体力学与物理杂志》(JMPS 111: 215-238, 2018; JMPS 129: 261-277, 2019; JMPS 173: 105203, 2023; JMPS 179: 105398, 2023)等国际学术期刊。
论文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.3c00335
易飞扬光模块及线缆 安装指导
1.光模块及线缆简介
光模块用于光信号的传输,传输媒质为光纤。光模块传输信号损耗低,传输距离远,在长距离传输方面具有很强的优势。易飞扬多款不同规格的光模块支持不同品牌的设备,用户可以根据自己的需要选择适配的光模块,通过光纤进行数据传输。
易飞扬的光模块根据封装类型可以分为:QSFP-DD、QSFP56、QSFP28、CFP、CFP2、CFP4、CXP、QSFP+、SFP56、SFP28、SFP+、XFP和SFP等。
gigalight光模块部分展示
光缆是指AOC(Active Optic Cable,有源光纤),是集成在光模块上的光纤。易飞扬的光缆根据封装类型可以分为QSFP-DD、QSFP28光缆、CXP光缆、QSFP+光缆、SFP28光缆和SFP+光缆等。
gigalight光缆部分展示
电缆是指ACC(Active Copper Cable,有源电缆)和DAC(Direct Attach Cable,无源电缆),是集成在光模块上的同轴电缆。易飞扬的的电缆根据封装类型可以分为QSFP-DD电缆、QSFP28电缆、QSFP28 to SFP28电缆、QSFP+电缆、QSFP+ to SFP+电缆、SFP28电缆、SFP+电缆等。
gigalight电缆部分展示
2.安装前的准备
为了避免安装过程中产生的静电对光模块、线缆或设备中的电子器件造成损坏,除了对安装场所要采取防静电措施(如室内防尘、保持适当的温湿度)外,还要注意在安装与拆卸光模块或线缆时必须佩戴防静电腕带。
请将防静电腕带套在手腕上,拉紧锁扣,确认防静电腕带与皮肤有良好接触。
· 如下图所示,如果设备上带有防静电腕带插孔,请将防静电腕带接地线缆的接地端子插入设备上的防静电腕带插孔。
设备上带有防静电腕带插孔
· 如下图所示,如果设备上没有防静电腕带插孔,请将防静电腕带接地线缆的接地端子夹在机架边框上,或采取其他措施使防静电腕带接地线缆良好接地。
设备上没有防静电腕带插孔
如果用户还备有防静电手套,建议在安装光模块或线缆前先佩戴防静电手套,再套上防静电腕带,并确认防静电腕带与手套表面有良好接触。
3.光模块的安装与拆卸
⚠️注意
· 在安装与拆卸过程中,请小心缓慢进行,不要用手直接触摸模块的金手指部分。
· 在光模块正常工作时,请不要直视光模块的光纤插孔,避免激光对眼睛造成伤害。另外,对于接收器件为APD的,需要注意饱和光功率,防止光大烧毁光模块。
· 插入光模块时,请先检查光模块是否正确插入端口,确保模块无错位、偏移等误操作后,再将其推入到位。
光模块按照安装方式分为三种:
3.1 金属拉手光模块,其安装与拆卸
CFP2、QSFP+、SFP28、SFP+、XFP和SFP等光模块支持此种安装与拆卸方法,本文以采用金属拉手的QSFP+光模块为例进行介绍。
3.1.1 安装方法
(1) 选择安装光模块的光口,拔出光口上的防尘盖。
(2) 将光模块的金属拉手向上垂直翻起,卡住顶部卡扣。
(3) 用手捏住光模块两侧,保证光模块安装方向正确(光模块和光口具有防反插设计,如下图所示,如遇到阻碍而无法完全插入,请将光模块翻转),沿水平方向将光模块轻推入光口,直至光模块与光口紧密接触(可以感到光模块的弹片卡住光口)。
(4) 用手捏住光纤连接器左右两侧,沿水平方向插入光纤插口。光模块的光纤插口与光纤连接器具有防反插设计,如遇到阻碍而无法完全插入,请将光纤连接器翻转。如果暂不安装,请将光模块的保护胶塞插入光模块上的光纤插口。
以QSFP+光模块为例,示意图如下:
金属拉手光模块安装
说明:1.如果光模块安装比较密集、空间有限,安装时也可以用手指轻推光模块前部,使其插入光口。
2.光模块上设计有卡钩,与光口上的卡槽互相配合形成卡接结构。当光模块向外滑出时,卡钩被卡槽阻挡,从而防止光模块意外脱出。
3.1.2 拆卸方法
(1) 拔出光模块上连接的光纤。光模块的光纤插口与光纤连接器互相配合形成卡接结构,从而防止光纤意外脱出。拔出光纤时请先解除卡接结构,避免粗暴操作损害光模块的光纤插口、光纤连接器和光纤。
(2) 将光模块的拉手向下扳至水平位置,如下图所示。
(3) 拉动拉手,将光模块沿水平方向拉出(如果拉出力与水平直线方向存在角度,如下图所示,会导致光模块很难拔出,甚至损坏光模块或光口),拉出时请均匀用力,避免损坏拉手,如下图中②所示。如果在没有扳下金属拉手的情况下强行拔出光模块,将可能损坏弹片或光口内的卡扣。
金属拉手光模块拆卸
3.2 拉环光模块,其安装与拆卸
QSFP-DD、QSFP28、CXP和QSFP+等光模块支持此种安装与拆卸方法。
光模块的拉环材质分为橡胶和塑料,两种光模块的安装与拆卸方法类似,本文以采用橡胶拉环的光模块为例进行介绍。
3.2.1 安装方法
(1) 选择安装光模块的光口,拔出光口上的防尘盖。
(2) 保证光模块安装方向正确(光模块和光口具有防反插设计,如遇到阻碍而无法完全插入,请将光模块翻转),沿水平方向将光模块轻推入光口,直至光模块与光口紧密接触(可以感到光模块的弹片卡住光口),如下图所示:
拉环光模块安装
(3) 用手捏住光纤连接器左右两侧,沿水平方向插入光纤插口。光模块的光纤插口与光纤连接器具有防反插设计,如遇到阻碍而无法完全插入,请将光纤连接器翻转。如果暂不安装,请将光模块的保护胶塞插入光模块上的光纤插口。
说明:1.如果光模块安装比较密集、空间有限,安装时也可以用手指轻推光模块前部,使其插入光口。2.光模块上设计有卡钩,与光口上的卡槽互相配合形成卡接结构。当光模块向外滑出时,卡钩被卡槽阻挡,从而防止光模块意外脱出。
3.2.2 拆卸方法
(1) 拔出光模块上连接的光纤。光模块的光纤插口与光纤连接器互相配合形成卡接结构,从而防止光纤意外脱出。拔出光纤时请先解除卡接结构,避免粗暴操作损害光模块的光纤插口、光纤连接器和光纤。
(2) 将食指伸入拉环,沿水平方向将光模块拉出(如果拉出力与水平直线方向存在角度,会导致光模块很难拔出,甚至损坏光模块或光口),拔出时请均匀用力,避免损坏拉环。 拆卸光模块拉力方向的正确与错误示意图如下(以CXP光模块为例):
拉环光模块拆卸
(3) 将光口防尘盖安装到光口上。
3.3 松不脱螺钉光模块,其安装与拆卸
仅CFP光模块支持此种安装与拆卸的方法。
3.3.1 安装方法
(1) 选择安装光模块的光口,拔出光口上的防尘盖。
(2) 保证光模块安装方向正确(光模块和光口具有防反插设计,如下图所示,如遇到阻碍而无法插入,请将光模块翻转)将光模块沿水平方向轻推入光口,确保光模块与光口紧密接触,如下图中①所示。
(3) 按顺时针方向拧紧光模块上的松不脱螺钉,固定光模块,如下图中②所示。 安装CFP光模块示意图:
松不脱螺钉光模块安装
(4) 用手捏住光纤连接器左右两侧,沿水平方向插入光纤插口。光模块的光纤插口与光纤连接器具有防反插设计,如遇到阻碍而无法完全插入,请将光纤连接器翻转。如果暂不安装,请将光模块的保护胶塞插入光模块上的光纤插口。
3.3.2 拆卸方法
(1) 拔出光模块上连接的光纤。光模块的光纤插口与光纤连接器互相配合形成卡接结构,从而防止光纤意外脱出。拔出光纤时请先解除卡接结构,避免粗暴操作损害光模块的光纤插口、光纤连接器和光纤。
(2) 按逆时针方向松开光模块上的松不脱螺钉,如下图中①所示。
(3) 沿水平方向将光模块拉出光口(如果拉出力与水平直线方向存在角度,如下图所示,会导致光模块很难拔出,甚至损坏光模块或光口),如下图中②所示。
拆卸CFP光模块示意图:
松不脱螺钉光模块拆卸
(4) 将光口防尘盖安装到光口上。
4.线缆的安装与拆卸
⚠️注意:
安装线缆时,请保证线缆两端的模块与光口的适配性。
· 在安装与拆卸过程中,请小心缓慢进行,不要用手直接触摸模块的金手指部分。
· 为了避免线缆损坏、保证线缆中信号完整性,在安装和拆卸的过程中,应直接对线缆两端的模块进行操作,切勿过度拉扯或缠绕线缆。
· 插入线缆时,请先检查线缆的模块是否正确插入端口,确保模块无错位、偏移等误操作后,再将其推入到位。
各类线缆的安装与拆卸方式相同,本文以QSFP+线缆的安装与拆卸为例。
40G QSFP+ to 4 x 10G SFP+线缆,一端连接了1个40G QSFP+模块;另一端分成4根10G SFP+线缆,每根10G SFP+线缆连接1个10G SFP+模块。100G QSFP28 to 4 x 25G SFP28线缆,一端连接了1个100G QSFP28模块;另一端分成4根25G SFP28线缆,每根25G SFP28线缆连接1个25G SFP28模块。一分四线缆安装和拆卸方法和其他线缆无差别。
4.1 安装方法
(1) 选择安装线缆的光口,拔出光口上的防尘盖。
(2) 保证线缆末端的模块安装方向正确(模块和光口具有防反插设计,如遇到阻碍而无法插入,请将模块翻转),沿水平方向将模块轻推入光口,直至模块与光口紧密接触(可以感到模块卡住光口),如下图所示。
安装线缆示意图(以QSFP+线缆为例)
线缆的安装
4.2 拆卸方法
(1) 将食指伸入拉环,手握线缆,沿水平方向将线缆拉出(如果拉出力与水平直线方向存在角度,会导致线缆很难拔出,甚至损坏线缆或光口),拔出时请均匀用力,避免损坏拉环。 拆卸线缆拉力方向的正确与错误示意图(以QSFP+线缆为例)
线缆的拆卸
(2) 将光口防尘盖安装到光口上。
5.安装后的检查
安装完成后,在设备上执行特定命令,就可检查是否能正常工作。
下面以H3C设备为例,输入:display transceiver interface ,可显示信息中包含光模块或线缆的传输类型、接口类型、中心波长、传输距离等相关信息,则表示光模块或线缆安装正确。以将QSFP28线缆安装至HundredGigE1/0/10端口为例,如安装成功,则显示信息为:
安装成功显示的信息
实际显示信息与选用的光模块或线缆、设备及软件版本有关,请以实际情况为准。
如果出现错误提示,表示安装有误或光模块或线缆出现问题,请按本文中介绍的方法拔出光模块或线缆并重新安装,如错误提示仍然存在,请联系易飞扬技术支持。
常见的错误提示信息如下所示:
# 指定端口不是光口:
指定端口不是光口
# 光口空配,没有插入光模块或线缆:
光口空配,没有插入光模块或线缆
# 无法读取光模块或线缆信息:
无法读取光模块或线缆信息
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